論文の概要: Resource-Efficient Quantum Circuits for Molecular Simulations: A Case
Study of Umbrella Inversion in Ammonia
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.04230v1
- Date: Thu, 7 Dec 2023 11:30:09 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-08 15:04:30.041657
- Title: Resource-Efficient Quantum Circuits for Molecular Simulations: A Case
Study of Umbrella Inversion in Ammonia
- Title（参考訳）: 分子シミュレーションのための資源効率の良い量子回路:アンモニア中のUmbrellaインバージョンを例に
- Authors: M.R. Nirmal, Sharma S. R. K. C. Yamijala, Kalpak Ghosh, Sumit Kumar,
Manoj Nambiar
- Abstract要約: 必要な回路深さと2ビットのエンタングゲートの数を約60%削減する新しい量子回路を開発した。
デバイスノイズの存在下でも、これらの新しい浅い回路はエラー率を著しく低くした。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.439738350540859
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: We conducted a thorough evaluation of various state-of-the-art strategies to
prepare the ground state wavefunction of a system on a quantum computer,
specifically within the framework of variational quantum eigensolver (VQE).
Despite the advantages of VQE and its variants, the current quantum
computational chemistry calculations often provide inaccurate results for
larger molecules, mainly due to the polynomial growth in the depth of quantum
circuits and the number of two-qubit gates, such as CNOT gates. To alleviate
this problem, we aim to design efficient quantum circuits that would outperform
the existing ones on the current noisy quantum devices. In this study, we
designed a novel quantum circuit that reduces the required circuit depth and
number of two-qubit entangling gates by about 60%, while retaining the accuracy
of the ground state energies close to the chemical accuracy. Moreover, even in
the presence of device noise, these novel shallower circuits yielded
substantially low error rates than the existing approaches for predicting the
ground state energies of molecules. By considering the umbrella inversion
process in ammonia molecule as an example, we demonstrated the advantages of
this new approach and estimated the energy barrier for the inversion process.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,量子コンピュータ上のシステムの基底状態波動関数,特に変分量子固有解法(VQE)の枠組みを用いて,様々な最先端戦略の徹底的な評価を行った。
VQEとその変異の利点にもかかわらず、現在の量子計算化学計算は、主に量子回路の深さの多項式成長とCNOTゲートのような2ビットゲートの数によって、より大きな分子に対して不正確な結果をもたらすことが多い。
この問題を軽減するため、我々は現在の雑音量子デバイスにおいて既存の回路よりも優れた効率の量子回路を設計することを目指している。
本研究では, 化学精度に近い基底状態エネルギーの精度を維持しつつ, 必要な回路深さと2量子ビット絡みゲート数を約60%削減する新しい量子回路を設計した。
さらに、デバイスノイズの存在下においても、これらの新しい浅い回路は、分子の基底状態エネルギーを予測する既存のアプローチよりもかなり低い誤差率を得た。
アンモニア分子の逆変換過程を例として検討し, この手法の利点を実証し, 逆変換過程におけるエネルギー障壁を推定した。
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